活塞環

應用範圍

活塞環廣泛地用在各種動力機械上，如蒸汽機、柴油機、汽油機、壓縮機、液壓機等，廣泛用於汽車，火車，輪船，遊艇等。一般活塞環安裝在活塞的環槽里，它和活塞、缸套、缸蓋等元件組成腔室做功。

意義

活塞環是燃油發動機內部的核心部件，它和汽缸，活塞，汽缸壁等一起完成燃油氣體的密封。常用汽車發動機有柴油和汽油發動機兩種，由於其燃油性能不同，其使用的活塞環也不盡相同，早期的活塞環靠鑄造形成，但隨著技術的進步，鋼製的高功率活塞環誕生，且隨著對發動機功能，環境要求的不斷提高，各種先進的表面處理應用其中，如熱噴塗，電鍍，鍍鉻，氣體氮化，物理沉積，表面塗層，鋅錳系磷化處理等，使活塞環的功能大大提高。

功能

活塞環作用包括密封、調節機油（控油）、導熱（傳熱）、導向（支承）四個作用。密封：指密封燃氣，不讓燃燒室的氣體漏到曲軸箱，把氣體的泄漏量控制在最低限度，提高熱效率。漏氣不僅會使發動機的動力下降，而且會使機油變質，這是氣環的主要任務；調節機油（控油）：把氣缸壁上多餘的潤滑油刮下，同時又使缸壁上布有薄薄的油膜，保證氣缸和活塞及環的正常潤滑，這是油環的主要任務。在現代高速發動機上，特別重視活塞環控制油膜的作用；導熱：通過活塞環將活塞的熱量傳導給缸套，即起冷卻作用。據可靠資料認為，非冷卻活塞中活塞頂所受的的熱量中有70～80%是通過活塞環傳給缸壁而散掉的，冷卻活塞中有30～40%是通過活塞環傳給缸壁而散掉的；支承：活塞環將活塞保持在氣缸中，防止活塞與氣缸壁直接接觸，保證活塞平順運動，降低摩擦阻力，而且防止活塞敲缸。一般汽油發動機的活塞採用兩道氣環，一道油環，而柴油發動機通常採用兩道氣環，一道油環。

作用在活塞環的力有氣體壓力、環自身彈力、環往複運動的慣性力、環與氣缸及環槽的摩擦力等，如圖所示。由於這些力的作用，環將產生軸向運動、徑向運動、迴轉運動等基本運動。此外，活塞環由於它的運動特點，伴隨著不規則運動，不可避免地出現軸向不規則運動引起的浮懸和軸向振動、徑向不規則運動和振動、扭曲運動等。這些不規則運動常常妨礙活塞環發揮作用。設計活塞環時，要充分發揮有利運動，控制不利的一面。

將燃燒產生的高熱，通過活塞環傳遞給氣缸壁，所以能起到冷卻活塞的作用。通過活塞環向氣缸壁散出的熱量，一般可達到活塞頂部承受熱量的 30 ～ 40 %

活塞環的第一個作用是保持活塞與氣缸壁之間的密封，控制漏氣到最低限度。這種作用主要由氣環來承擔，即發動機在任何運轉條件下，其壓縮空氣和燃氣的泄漏均要控制到最少，以提高熱效率；防止因漏氣而引起氣缸與活塞或氣缸與環之間咬死；防止潤滑油的劣化而引起的故障等。

活塞環的第二個作用是適當地刮落附著於氣缸壁上的滑油，並保持正常的油耗量。當供給的潤滑油過多時將被吸至燃燒室，使油耗量增大，而且由於燃燒產生的積炭，對發動機性能影響極壞。

因活塞略小於氣缸內徑，如無活塞環，則活塞在氣缸內不穩定，就不可能運動自如。同時，環還要防止活塞直接與氣缸接觸，起到支撐作用。因此，活塞環在氣缸內上下運動，其滑動面全靠環來承擔。

A．整體結構：通過鑄造或整體成型的工藝。

B．組合環：在一個環槽中裝配兩個或兩個以上零件組成的活塞環。

C．開槽油環：側面平行，具有兩個接觸環岸，並有回油孔的油環。

D．開槽螺旋撐簧油環：在開槽油環內加置螺旋撐簧的油環。撐簧能提高徑向比壓，其對環體內表面的作用力均等。常見於柴油機環。

E．鋼帶組合油環：由襯環和兩片刮環組合而成的油環。襯環的設計隨生產廠而異，常見於汽油機環。

桶面環、錐面環、內倒角扭曲環、楔形環和梯形環、鼻形環、外台肩扭曲環、內倒角扭曲環、鋼帶組合油環、異向倒角油環、同向倒角油環、鑄鐵螺旋撐簧油環、鋼質油環等。

鑄鐵、鋼質。

氮化環：氮化層硬度達950HV以上，脆性1級，具有良好的耐磨性和耐蝕性。鍍鉻環：鍍鉻層結晶細緻緊密光滑，硬度達到850HV以上，耐磨性能非常好，縱橫交錯的微裂紋網路，利於儲存潤滑油。磷化環：通過化學處理的方法，使活塞環表面產生一層磷化膜，對產品起到防鏽作用的同時，也可提高環的初期磨合性。氧化環：在高溫和強氧化劑的條件下，鋼鐵材料表面生成一層氧化膜，具有耐腐蝕性，減磨潤滑及良好的外觀。還有PVD等。

活塞環包括氣環和油環兩種。氣環的作用是保證活塞與氣缸間的密封。防止氣缸中的高溫、高壓燃氣大量漏入曲軸箱，同時還將活塞頂部的大部分熱量傳導到氣缸壁，再由冷卻水或空氣帶走。

油環用來刮除氣缸壁上多餘的機油，並在氣缸壁上塗一層均勻的機油膜，這樣既可以防止機油竄入氣缸燃燒，又可以減小活塞、活塞環與氣缸的磨損、減輕摩擦阻力。

活塞環的工作表面不得有刻痕、擦傷、剝落，外圓柱面和上下端面應有—定的光潔度，曲度偏差不應大於0.02—0.04毫米，環在槽中的標準下沉量不得超過0.15- 0.25毫米，活塞環的彈力、間隙符合規定。此外，還應檢查活塞環的漏光度，即將活塞環平放在氣缸內，在活塞環下邊放一個小燈炮，上面放一塊遮光板，然後觀察活塞環與氣缸壁之間的漏光縫隙，由此可知活塞環與氣缸壁的接觸是否良好。在一般情況下，用厚薄規測量活塞環漏光縫不應超過0.03毫米。連續漏光縫的長度不應大於氣缸直徑的1/3，若干處漏光縫隙長度不應大於氣缸直徑的1/3，若干漏光總長度不應超過氣缸直徑的1/2，否則，應更換。

活塞環標記 GB/T 1149.1—94規定：所有要求有安裝方向的活塞環應在上側面，即接近燃燒室的側面加以標誌。在上側面標誌的環包括：錐面環、內倒角、外切台環、鼻形環、楔形環和要求安裝方向的油環，環的上側面均有標記。

安裝活塞環時應注意

1）活塞環平裝入氣缸套內，介面處要有一定的開口間隙。

2）活塞環應裝在活塞上，在環槽中，沿高度方向要有一定的邊間隙。

3）鍍鉻環應裝在第一道，開口不要對著活塞頂部的渦流凹坑方向。

4）各活塞環開口在互相錯開120℃，均不準對著活塞銷孔。

5）錐形斷面活塞環，安裝時錐面應向上。

6）一般扭轉環安裝時，倒角或切槽應向上；錐面反扭轉環安裝時，仍保持錐面向上。

7）安裝組合環時，應先裝軸向襯環，再裝扁平環和波形環。波形環上、下各裝一片扁平環，各環開口應相互錯開。

1、耐磨性

2、貯油性

3、硬度

4、耐蝕性

5、強度

6、耐熱性

7、彈性

8、切削性能

其中尤以耐磨性及彈性最重要。大功率柴油機活塞環材料主要有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵、蠕墨鑄鐵。

活塞連桿組裝配

柴油發電機活塞連桿組裝配的幾大要點如下：

一、壓裝連桿銅套。安裝連桿銅套時最好用壓力機，也可藉助虎鉗進行，切忌用鐵鎚猛打；銅套上的油孔或油槽與連桿上的油孔要對正，以保證其潤滑

二、裝配活塞及連桿。裝配活塞及連桿時，應注意它們的相對位置和方向。

三、巧裝活塞銷。活塞銷與銷孔為過盈配合。安裝時，應先將活塞放在水或機油中均勻加熱至90℃~100℃，取出后，把拉杆放在活塞銷座孔之間適當位置，然後將塗有機油的活塞銷按既定方向裝入活塞銷孔和連桿銅套內

四、活塞環的安裝。安裝活塞環時，要注意各環位置和順序。

五、裝入連桿組。